高中生物人教版 (2019)选择性必修3第1章 发酵工程第2节 微生物的培养技术及应用二 微生物的选择培养和计数教案

1.2.2微生物的培养技术及应用教学设计

一、教学目标：

学习目标：

1.举例说明通过调整培养基的配方可有目的地培养某种微生物。

2.概述稀释涂布平板法和显微镜计数法是测定微生物数量的常用方法。

核心素养：

1.生命观念：各类微生物都能适应其生活环境。

2．科学思维：根据微生物的代谢类型配制选择培养基。

3．科学探究：讨论土壤中分解尿素的细菌的分离与计数的方法。

二、教学过程：

【导入】

自然界中微生物数量繁多，种类庞杂，要想从中分离出需要的特定微生物并不容易，尤其当要分离的微生物在混合菌群中不是优势种群时，更难实现。那么我们又如何达成这一目标呢？

选择性培养基

一、选择培养基

1、实例：寻找耐高温的DNA聚合酶

1973年，科学家从美国黄石国家公园的热泉中筛选出水生栖热菌，进而从这种菌中提取出耐高温的DNA聚合酶。

聚合酶链式反应（PCR）是一种在体外扩增DNA片段的技术，此项技术要求使用耐高温的DNA聚合酶。

   筛选原因：水生栖热菌能在70-80℃高温条件下生存，而绝大多数微生物在此条件下不能生存。

2、实验室中微生物的筛选：

人为提供有利于目的菌株生长的条件(包括营养、温度、pH等)，同时抑制或阻止其他微生物生长。

在微生物学中，将允许特定种类的微生物生长，同时抑制或组织其他种类微生物生长的培养基，称为选择培养基。

思考讨论          选择培养基配方的设计

尿素含氮量高，化学性质稳定，是一种重要的农业氮肥，尿素施入土壤后，被某些细菌分解成NH3，NH3再转化成NO3-、NH4+等才能被植物吸收。

土壤中尿素分解菌之所以能将尿素分解，是因为它们能合成脲酶：

请同学们小组为单位思考以下问题？

1.如果让你配制一种培养基，将土壤稀释液中能分解尿素的细菌分离出来，培养基的配方该如何设计？

   设计一种选择培养基,用尿素作为唯一氮源,可以将分解尿素的细菌分离出来。

2. 该培养基与普通培养基有哪些共同点和不同点？

这种培养基与普通培养基相比，只是用尿素作为唯一氮源，培养基的其他营养成分基本相同。

二、微生物的选择培养

1g土壤中有多少能分解尿素的细菌?

原理：通过对土样进行充分稀释，再将菌液涂布到制备好的培养基上，即可得到能分解尿素的细菌的纯培养物。

稀释涂布平板法;是将菌液进行一系列梯度稀释，然后将不同稀释度的菌液分别涂布到琼脂固体培养基的表面，进行培养。

1、稀释涂布平板法的操作过程

①铲取土样，将样品装入纸袋中。（取土样用的小铁铲和盛土样的的信封在使用前都要灭菌）。

②将10g土样加入盛有90mL无菌水的锥形瓶中，充分摇匀，制成菌液。取1mL上清液加入盛有9mL无菌水的试管中，依次等比稀释。

③取0.1mL菌液，滴加到培养基表面。

④将涂布器浸在盛有酒精的烧杯中。

⑤将涂布器放在火焰上灼烧，待酒精燃尽、涂布器冷却后，再进行涂布。

⑥用涂布器将菌液均匀地涂布在培养基表面。涂布时可转动培养皿，使涂布均匀。

2、菌种培养

待涂布的菌液被培养基吸收后，将平板倒置，放入30～37 ℃的恒温培养箱中培养1～2 d。

3、菌种观察

在涂布有合适浓度菌液的平板上就可以观察到分离的单菌落。

三、微生物的数量测定

1、计数方法

(1)稀释涂布平板法：统计结果一般用菌落数而不是用活菌数来表示。

一般统计的菌落数比活菌的实际数目低，因为当两个或多个细菌连在一起时，平板上观察到的只是一个菌落。

计算公式：每毫升样品中的菌株数=(C÷V)xM,其中C代表某一稀释度下平板上生长的平均菌落数，V代表涂布平板时所用的稀释液的体积（mL)，M代表稀释倍数。

(2)显微镜直接计数法：是一种常用的、快速直观的测定微生物数量的方法。

统计的结果一般是活菌数和死菌数的总和。

计算公式：

每毫升原液所含细菌数＝每小格平均细菌数x400x103x稀释倍数。

探究实践

土壤中分解尿素的细菌的分离与计数

一、土壤取样

   细菌适宜在酸碱度接近中性的潮湿土壤中生长，绝大多数分布在距地表3～8cm 的土壤层。因此，取样时一般要铲去表层土。

二、制备培养基

用牛肉膏蛋白胨培养基作为对照组，用以尿素为唯一氮源的培养基做实验组，用来判断选择培养基是否具有选择作用。

三、样品的稀释

在酒精灯火焰旁称取10g土壤，放入盛有90mL无菌水的锥形瓶中，振荡使土壤与水充分混合，将细菌分散，制成101倍土壤稀释液。用1支1mL无菌吸管从中吸取1mL土壤悬液注入盛有9mL无菌水的试管中，吹吸三次，充分混匀，制成102倍的土壤稀释液。依次类推，制成103、104、105、106、107倍的土壤稀释液。

四、培养与观察

将平板倒置于30～37℃温室中培养1～2d,每隔24h统计一次菌落数目

五、菌落计数

当菌落数目稳定时，选取菌落数在30～300的平板进行计数，同一稀释度下至少计数3个平板，求出平均值，并根据所对应的稀释度计算出样品中细菌的数目。设计如下表格记录并计数。

请同学们小组为单位思考以下问题？

探究一：结合对照组，分析培养物中是否有杂菌污染以及选择培养基是否筛选出一些菌落。

如果没有接种的培养基上没有菌落生长，说明培养基没有被杂菌污染。如果接种后的完全培养基上的菌落数明显多于选择培养基上的菌落数，说明选择培养基筛选出了一些尿素分解菌。

探究二：你是否获得了某一稀释度下菌落数 为30～300的平板？在这一稀释度下，是否至少有2个平板的菌落数接近？

 如果得到了两个或多个菌落数为30-300的平板，说明稀释度合适，操作比较成功，能够进行菌落的计数。